kernel/time/tick-sched.c

   1 /*
   2  *  linux/kernel/time/tick-sched.c
   3  *
   4  *  Copyright(C) 2005-2006, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
   5  *  Copyright(C) 2005-2007, Red Hat, Inc., Ingo Molnar
   6  *  Copyright(C) 2006-2007  Timesys Corp., Thomas Gleixner
   7  *
   8  *  No idle tick implementation for low and high resolution timers
   9  *
  10  *  Started by: Thomas Gleixner and Ingo Molnar
  11  *
  12  *  Distribute under GPLv2.
  13  */
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/err.h>
  16 #include <linux/hrtimer.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/kernel_stat.h>
  19 #include <linux/percpu.h>
  20 #include <linux/profile.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/irq_work.h>
  24 #include <linux/posix-timers.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26 #include <linux/context_tracking.h>
  27
  28 #include <asm/irq_regs.h>
  29
  30 #include "tick-internal.h"
  31
  32 #include <trace/events/timer.h>
  33
  34 /*
  35  * Per cpu nohz control structure
  36  */
  37 DEFINE_PER_CPU(struct tick_sched, tick_cpu_sched);
  38
  39 /*
  40  * The time, when the last jiffy update happened. Protected by jiffies_lock.
  41  */
  42 static ktime_t last_jiffies_update;
  43
  44 struct tick_sched *tick_get_tick_sched(int cpu)
  45 {
  46         return &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * Must be called with interrupts disabled !
  51  */
  52 static void tick_do_update_jiffies64(ktime_t now)
  53 {
  54         unsigned long ticks = 0;
  55         ktime_t delta;
  56
  57         /*
  58          * Do a quick check without holding jiffies_lock:
  59          */
  60         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  61         if (delta.tv64 < tick_period.tv64)
  62                 return;
  63
  64         /* Reevalute with jiffies_lock held */
  65         write_seqlock(&jiffies_lock);
  66
  67         delta = ktime_sub(now, last_jiffies_update);
  68         if (delta.tv64 >= tick_period.tv64) {
  69
  70                 delta = ktime_sub(delta, tick_period);
  71                 last_jiffies_update = ktime_add(last_jiffies_update,
  72                                                 tick_period);
  73
  74                 /* Slow path for long timeouts */
  75                 if (unlikely(delta.tv64 >= tick_period.tv64)) {
  76                         s64 incr = ktime_to_ns(tick_period);
  77
  78                         ticks = ktime_divns(delta, incr);
  79
  80                         last_jiffies_update = ktime_add_ns(last_jiffies_update,
  81                                                            incr * ticks);
  82                 }
  83                 do_timer(++ticks);
  84
  85                 /* Keep the tick_next_period variable up to date */
  86                 tick_next_period = ktime_add(last_jiffies_update, tick_period);
  87         }
  88         write_sequnlock(&jiffies_lock);
  89 }
  90
  91 /*
  92  * Initialize and return retrieve the jiffies update.
  93  */
  94 static ktime_t tick_init_jiffy_update(void)
  95 {
  96         ktime_t period;
  97
  98         write_seqlock(&jiffies_lock);
  99         /* Did we start the jiffies update yet ? */
 100         if (last_jiffies_update.tv64 == 0)
 101                 last_jiffies_update = tick_next_period;
 102         period = last_jiffies_update;
 103         write_sequnlock(&jiffies_lock);
 104         return period;
 105 }
 106
 107
 108 static void tick_sched_do_timer(ktime_t now)
 109 {
 110         int cpu = smp_processor_id();
 111
 112 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 113         /*
 114          * Check if the do_timer duty was dropped. We don't care about
 115          * concurrency: This happens only when the cpu in charge went
 116          * into a long sleep. If two cpus happen to assign themself to
 117          * this duty, then the jiffies update is still serialized by
 118          * jiffies_lock.
 119          */
 120         if (unlikely(tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 121             && !tick_nohz_full_cpu(cpu))
 122                 tick_do_timer_cpu = cpu;
 123 #endif
 124
 125         /* Check, if the jiffies need an update */
 126         if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 127                 tick_do_update_jiffies64(now);
 128 }
 129
 130 static void tick_sched_handle(struct tick_sched *ts, struct pt_regs *regs)
 131 {
 132 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 133         /*
 134          * When we are idle and the tick is stopped, we have to touch
 135          * the watchdog as we might not schedule for a really long
 136          * time. This happens on complete idle SMP systems while
 137          * waiting on the login prompt. We also increment the "start of
 138          * idle" jiffy stamp so the idle accounting adjustment we do
 139          * when we go busy again does not account too much ticks.
 140          */
 141         if (ts->tick_stopped) {
 142                 touch_softlockup_watchdog();
 143                 if (is_idle_task(current))
 144                         ts->idle_jiffies++;
 145         }
 146 #endif
 147         update_process_times(user_mode(regs));
 148         profile_tick(CPU_PROFILING);
 149 }
 150
 151 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 152 cpumask_var_t tick_nohz_full_mask;
 153 bool tick_nohz_full_running;
 154
 155 static bool can_stop_full_tick(void)
 156 {
 157         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 158
 159         if (!sched_can_stop_tick()) {
 160                 trace_tick_stop(0, "more than 1 task in runqueue\n");
 161                 return false;
 162         }
 163
 164         if (!posix_cpu_timers_can_stop_tick(current)) {
 165                 trace_tick_stop(0, "posix timers running\n");
 166                 return false;
 167         }
 168
 169         if (!perf_event_can_stop_tick()) {
 170                 trace_tick_stop(0, "perf events running\n");
 171                 return false;
 172         }
 173
 174         /* sched_clock_tick() needs us? */
 175 #ifdef CONFIG_HAVE_UNSTABLE_SCHED_CLOCK
 176         /*
 177          * TODO: kick full dynticks CPUs when
 178          * sched_clock_stable is set.
 179          */
 180         if (!sched_clock_stable) {
 181                 trace_tick_stop(0, "unstable sched clock\n");
 182                 /*
 183                  * Don't allow the user to think they can get
 184                  * full NO_HZ with this machine.
 185                  */
 186                 WARN_ONCE(tick_nohz_full_running,
 187                           "NO_HZ FULL will not work with unstable sched clock");
 188                 return false;
 189         }
 190 #endif
 191
 192         return true;
 193 }
 194
 195 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now);
 196
 197 /*
 198  * Re-evaluate the need for the tick on the current CPU
 199  * and restart it if necessary.
 200  */
 201 void __tick_nohz_full_check(void)
 202 {
 203         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 204
 205         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id())) {
 206                 if (ts->tick_stopped && !is_idle_task(current)) {
 207                         if (!can_stop_full_tick())
 208                                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, ktime_get());
 209                 }
 210         }
 211 }
 212
 213 static void nohz_full_kick_work_func(struct irq_work *work)
 214 {
 215         __tick_nohz_full_check();
 216 }
 217
 218 static DEFINE_PER_CPU(struct irq_work, nohz_full_kick_work) = {
 219         .func = nohz_full_kick_work_func,
 220 };
 221
 222 /*
 223  * Kick the current CPU if it's full dynticks in order to force it to
 224  * re-evaluate its dependency on the tick and restart it if necessary.
 225  */
 226 void tick_nohz_full_kick(void)
 227 {
 228         if (tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 229                 irq_work_queue(&__get_cpu_var(nohz_full_kick_work));
 230 }
 231
 232 static void nohz_full_kick_ipi(void *info)
 233 {
 234         __tick_nohz_full_check();
 235 }
 236
 237 /*
 238  * Kick all full dynticks CPUs in order to force these to re-evaluate
 239  * their dependency on the tick and restart it if necessary.
 240  */
 241 void tick_nohz_full_kick_all(void)
 242 {
 243         if (!tick_nohz_full_running)
 244                 return;
 245
 246         preempt_disable();
 247         smp_call_function_many(tick_nohz_full_mask,
 248                                nohz_full_kick_ipi, NULL, false);
 249         tick_nohz_full_kick();
 250         preempt_enable();
 251 }
 252
 253 /*
 254  * Re-evaluate the need for the tick as we switch the current task.
 255  * It might need the tick due to per task/process properties:
 256  * perf events, posix cpu timers, ...
 257  */
 258 void __tick_nohz_task_switch(struct task_struct *tsk)
 259 {
 260         unsigned long flags;
 261
 262         local_irq_save(flags);
 263
 264         if (!tick_nohz_full_cpu(smp_processor_id()))
 265                 goto out;
 266
 267         if (tick_nohz_tick_stopped() && !can_stop_full_tick())
 268                 tick_nohz_full_kick();
 269
 270 out:
 271         local_irq_restore(flags);
 272 }
 273
 274 /* Parse the boot-time nohz CPU list from the kernel parameters. */
 275 static int __init tick_nohz_full_setup(char *str)
 276 {
 277         int cpu;
 278
 279         alloc_bootmem_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask);
 280         if (cpulist_parse(str, tick_nohz_full_mask) < 0) {
 281                 pr_warning("NOHZ: Incorrect nohz_full cpumask\n");
 282                 return 1;
 283         }
 284
 285         cpu = smp_processor_id();
 286         if (cpumask_test_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)) {
 287                 pr_warning("NO_HZ: Clearing %d from nohz_full range for timekeeping\n", cpu);
 288                 cpumask_clear_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask);
 289         }
 290         tick_nohz_full_running = true;
 291
 292         return 1;
 293 }
 294 __setup("nohz_full=", tick_nohz_full_setup);
 295
 296 static int tick_nohz_cpu_down_callback(struct notifier_block *nfb,
 297                                                  unsigned long action,
 298                                                  void *hcpu)
 299 {
 300         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
 301
 302         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
 303         case CPU_DOWN_PREPARE:
 304                 /*
 305                  * If we handle the timekeeping duty for full dynticks CPUs,
 306                  * we can't safely shutdown that CPU.
 307                  */
 308                 if (tick_nohz_full_running && tick_do_timer_cpu == cpu)
 309                         return NOTIFY_BAD;
 310                 break;
 311         }
 312         return NOTIFY_OK;
 313 }
 314
 315 /*
 316  * Worst case string length in chunks of CPU range seems 2 steps
 317  * separations: 0,2,4,6,...
 318  * This is NR_CPUS + sizeof('\0')
 319  */
 320 static char __initdata nohz_full_buf[NR_CPUS + 1];
 321
 322 static int tick_nohz_init_all(void)
 323 {
 324         int err = -1;
 325
 326 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_ALL
 327         if (!alloc_cpumask_var(&tick_nohz_full_mask, GFP_KERNEL)) {
 328                 pr_err("NO_HZ: Can't allocate full dynticks cpumask\n");
 329                 return err;
 330         }
 331         err = 0;
 332         cpumask_setall(tick_nohz_full_mask);
 333         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), tick_nohz_full_mask);
 334         tick_nohz_full_running = true;
 335 #endif
 336         return err;
 337 }
 338
 339 void __init tick_nohz_init(void)
 340 {
 341         int cpu;
 342
 343         if (!tick_nohz_full_running) {
 344                 if (tick_nohz_init_all() < 0)
 345                         return;
 346         }
 347
 348         for_each_cpu(cpu, tick_nohz_full_mask)
 349                 context_tracking_cpu_set(cpu);
 350
 351         cpu_notifier(tick_nohz_cpu_down_callback, 0);
 352         cpulist_scnprintf(nohz_full_buf, sizeof(nohz_full_buf), tick_nohz_full_mask);
 353         pr_info("NO_HZ: Full dynticks CPUs: %s.\n", nohz_full_buf);
 354 }
 355 #endif
 356
 357 /*
 358  * NOHZ - aka dynamic tick functionality
 359  */
 360 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
 361 /*
 362  * NO HZ enabled ?
 363  */
 364 static int tick_nohz_enabled __read_mostly  = 1;
 365 int tick_nohz_active  __read_mostly;
 366 /*
 367  * Enable / Disable tickless mode
 368  */
 369 static int __init setup_tick_nohz(char *str)
 370 {
 371         if (!strcmp(str, "off"))
 372                 tick_nohz_enabled = 0;
 373         else if (!strcmp(str, "on"))
 374                 tick_nohz_enabled = 1;
 375         else
 376                 return 0;
 377         return 1;
 378 }
 379
 380 __setup("nohz=", setup_tick_nohz);
 381
 382 /**
 383  * tick_nohz_update_jiffies - update jiffies when idle was interrupted
 384  *
 385  * Called from interrupt entry when the CPU was idle
 386  *
 387  * In case the sched_tick was stopped on this CPU, we have to check if jiffies
 388  * must be updated. Otherwise an interrupt handler could use a stale jiffy
 389  * value. We do this unconditionally on any cpu, as we don't know whether the
 390  * cpu, which has the update task assigned is in a long sleep.
 391  */
 392 static void tick_nohz_update_jiffies(ktime_t now)
 393 {
 394         int cpu = smp_processor_id();
 395         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 396         unsigned long flags;
 397
 398         ts->idle_waketime = now;
 399
 400         local_irq_save(flags);
 401         tick_do_update_jiffies64(now);
 402         local_irq_restore(flags);
 403
 404         touch_softlockup_watchdog();
 405 }
 406
 407 /*
 408  * Updates the per cpu time idle statistics counters
 409  */
 410 static void
 411 update_ts_time_stats(int cpu, struct tick_sched *ts, ktime_t now, u64 *last_update_time)
 412 {
 413         ktime_t delta;
 414
 415         if (ts->idle_active) {
 416                 delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 417                 if (nr_iowait_cpu(cpu) > 0)
 418                         ts->iowait_sleeptime = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 419                 else
 420                         ts->idle_sleeptime = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 421                 ts->idle_entrytime = now;
 422         }
 423
 424         if (last_update_time)
 425                 *last_update_time = ktime_to_us(now);
 426
 427 }
 428
 429 static void tick_nohz_stop_idle(int cpu, ktime_t now)
 430 {
 431         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 432
 433         update_ts_time_stats(cpu, ts, now, NULL);
 434         ts->idle_active = 0;
 435
 436         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 437 }
 438
 439 static ktime_t tick_nohz_start_idle(int cpu, struct tick_sched *ts)
 440 {
 441         ktime_t now = ktime_get();
 442
 443         ts->idle_entrytime = now;
 444         ts->idle_active = 1;
 445         sched_clock_idle_sleep_event();
 446         return now;
 447 }
 448
 449 /**
 450  * get_cpu_idle_time_us - get the total idle time of a cpu
 451  * @cpu: CPU number to query
 452  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 453  * counters if NULL.
 454  *
 455  * Return the cummulative idle time (since boot) for a given
 456  * CPU, in microseconds.
 457  *
 458  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 459  * and is as accurate as ktime_get() is.
 460  *
 461  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 462  */
 463 u64 get_cpu_idle_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 464 {
 465         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 466         ktime_t now, idle;
 467
 468         if (!tick_nohz_active)
 469                 return -1;
 470
 471         now = ktime_get();
 472         if (last_update_time) {
 473                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 474                 idle = ts->idle_sleeptime;
 475         } else {
 476                 if (ts->idle_active && !nr_iowait_cpu(cpu)) {
 477                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 478
 479                         idle = ktime_add(ts->idle_sleeptime, delta);
 480                 } else {
 481                         idle = ts->idle_sleeptime;
 482                 }
 483         }
 484
 485         return ktime_to_us(idle);
 486
 487 }
 488 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_idle_time_us);
 489
 490 /**
 491  * get_cpu_iowait_time_us - get the total iowait time of a cpu
 492  * @cpu: CPU number to query
 493  * @last_update_time: variable to store update time in. Do not update
 494  * counters if NULL.
 495  *
 496  * Return the cummulative iowait time (since boot) for a given
 497  * CPU, in microseconds.
 498  *
 499  * This time is measured via accounting rather than sampling,
 500  * and is as accurate as ktime_get() is.
 501  *
 502  * This function returns -1 if NOHZ is not enabled.
 503  */
 504 u64 get_cpu_iowait_time_us(int cpu, u64 *last_update_time)
 505 {
 506         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 507         ktime_t now, iowait;
 508
 509         if (!tick_nohz_active)
 510                 return -1;
 511
 512         now = ktime_get();
 513         if (last_update_time) {
 514                 update_ts_time_stats(cpu, ts, now, last_update_time);
 515                 iowait = ts->iowait_sleeptime;
 516         } else {
 517                 if (ts->idle_active && nr_iowait_cpu(cpu) > 0) {
 518                         ktime_t delta = ktime_sub(now, ts->idle_entrytime);
 519
 520                         iowait = ktime_add(ts->iowait_sleeptime, delta);
 521                 } else {
 522                         iowait = ts->iowait_sleeptime;
 523                 }
 524         }
 525
 526         return ktime_to_us(iowait);
 527 }
 528 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_cpu_iowait_time_us);
 529
 530 static ktime_t tick_nohz_stop_sched_tick(struct tick_sched *ts,
 531                                          ktime_t now, int cpu)
 532 {
 533         unsigned long seq, last_jiffies, next_jiffies, delta_jiffies;
 534         ktime_t last_update, expires, ret = { .tv64 = 0 };
 535         unsigned long rcu_delta_jiffies;
 536         struct clock_event_device *dev = __get_cpu_var(tick_cpu_device).evtdev;
 537         u64 time_delta;
 538
 539         /* Read jiffies and the time when jiffies were updated last */
 540         do {
 541                 seq = read_seqbegin(&jiffies_lock);
 542                 last_update = last_jiffies_update;
 543                 last_jiffies = jiffies;
 544                 time_delta = timekeeping_max_deferment();
 545         } while (read_seqretry(&jiffies_lock, seq));
 546
 547         if (rcu_needs_cpu(cpu, &rcu_delta_jiffies) ||
 548             arch_needs_cpu(cpu) || irq_work_needs_cpu()) {
 549                 next_jiffies = last_jiffies + 1;
 550                 delta_jiffies = 1;
 551         } else {
 552                 /* Get the next timer wheel timer */
 553                 next_jiffies = get_next_timer_interrupt(last_jiffies);
 554                 delta_jiffies = next_jiffies - last_jiffies;
 555                 if (rcu_delta_jiffies < delta_jiffies) {
 556                         next_jiffies = last_jiffies + rcu_delta_jiffies;
 557                         delta_jiffies = rcu_delta_jiffies;
 558                 }
 559         }
 560
 561         /*
 562          * Do not stop the tick, if we are only one off (or less)
 563          * or if the cpu is required for RCU:
 564          */
 565         if (!ts->tick_stopped && delta_jiffies <= 1)
 566                 goto out;
 567
 568         /* Schedule the tick, if we are at least one jiffie off */
 569         if ((long)delta_jiffies >= 1) {
 570
 571                 /*
 572                  * If this cpu is the one which updates jiffies, then
 573                  * give up the assignment and let it be taken by the
 574                  * cpu which runs the tick timer next, which might be
 575                  * this cpu as well. If we don't drop this here the
 576                  * jiffies might be stale and do_timer() never
 577                  * invoked. Keep track of the fact that it was the one
 578                  * which had the do_timer() duty last. If this cpu is
 579                  * the one which had the do_timer() duty last, we
 580                  * limit the sleep time to the timekeeping
 581                  * max_deferement value which we retrieved
 582                  * above. Otherwise we can sleep as long as we want.
 583                  */
 584                 if (cpu == tick_do_timer_cpu) {
 585                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 586                         ts->do_timer_last = 1;
 587                 } else if (tick_do_timer_cpu != TICK_DO_TIMER_NONE) {
 588                         time_delta = KTIME_MAX;
 589                         ts->do_timer_last = 0;
 590                 } else if (!ts->do_timer_last) {
 591                         time_delta = KTIME_MAX;
 592                 }
 593
 594 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 595                 if (!ts->inidle) {
 596                         time_delta = min(time_delta,
 597                                          scheduler_tick_max_deferment());
 598                 }
 599 #endif
 600
 601                 /*
 602                  * calculate the expiry time for the next timer wheel
 603                  * timer. delta_jiffies >= NEXT_TIMER_MAX_DELTA signals
 604                  * that there is no timer pending or at least extremely
 605                  * far into the future (12 days for HZ=1000). In this
 606                  * case we set the expiry to the end of time.
 607                  */
 608                 if (likely(delta_jiffies < NEXT_TIMER_MAX_DELTA)) {
 609                         /*
 610                          * Calculate the time delta for the next timer event.
 611                          * If the time delta exceeds the maximum time delta
 612                          * permitted by the current clocksource then adjust
 613                          * the time delta accordingly to ensure the
 614                          * clocksource does not wrap.
 615                          */
 616                         time_delta = min_t(u64, time_delta,
 617                                            tick_period.tv64 * delta_jiffies);
 618                 }
 619
 620                 if (time_delta < KTIME_MAX)
 621                         expires = ktime_add_ns(last_update, time_delta);
 622                 else
 623                         expires.tv64 = KTIME_MAX;
 624
 625                 /* Skip reprogram of event if its not changed */
 626                 if (ts->tick_stopped && ktime_equal(expires, dev->next_event))
 627                         goto out;
 628
 629                 ret = expires;
 630
 631                 /*
 632                  * nohz_stop_sched_tick can be called several times before
 633                  * the nohz_restart_sched_tick is called. This happens when
 634                  * interrupts arrive which do not cause a reschedule. In the
 635                  * first call we save the current tick time, so we can restart
 636                  * the scheduler tick in nohz_restart_sched_tick.
 637                  */
 638                 if (!ts->tick_stopped) {
 639                         nohz_balance_enter_idle(cpu);
 640                         calc_load_enter_idle();
 641
 642                         ts->last_tick = hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer);
 643                         ts->tick_stopped = 1;
 644                         trace_tick_stop(1, " ");
 645                 }
 646
 647                 /*
 648                  * If the expiration time == KTIME_MAX, then
 649                  * in this case we simply stop the tick timer.
 650                  */
 651                  if (unlikely(expires.tv64 == KTIME_MAX)) {
 652                         if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES)
 653                                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 654                         goto out;
 655                 }
 656
 657                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 658                         hrtimer_start(&ts->sched_timer, expires,
 659                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 660                         /* Check, if the timer was already in the past */
 661                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 662                                 goto out;
 663                 } else if (!tick_program_event(expires, 0))
 664                                 goto out;
 665                 /*
 666                  * We are past the event already. So we crossed a
 667                  * jiffie boundary. Update jiffies and raise the
 668                  * softirq.
 669                  */
 670                 tick_do_update_jiffies64(ktime_get());
 671         }
 672         raise_softirq_irqoff(TIMER_SOFTIRQ);
 673 out:
 674         ts->next_jiffies = next_jiffies;
 675         ts->last_jiffies = last_jiffies;
 676         ts->sleep_length = ktime_sub(dev->next_event, now);
 677
 678         return ret;
 679 }
 680
 681 static void tick_nohz_full_stop_tick(struct tick_sched *ts)
 682 {
 683 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
 684        int cpu = smp_processor_id();
 685
 686        if (!tick_nohz_full_cpu(cpu) || is_idle_task(current))
 687                return;
 688
 689        if (!ts->tick_stopped && ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)
 690                return;
 691
 692        if (!can_stop_full_tick())
 693                return;
 694
 695        tick_nohz_stop_sched_tick(ts, ktime_get(), cpu);
 696 #endif
 697 }
 698
 699 static bool can_stop_idle_tick(int cpu, struct tick_sched *ts)
 700 {
 701         /*
 702          * If this cpu is offline and it is the one which updates
 703          * jiffies, then give up the assignment and let it be taken by
 704          * the cpu which runs the tick timer next. If we don't drop
 705          * this here the jiffies might be stale and do_timer() never
 706          * invoked.
 707          */
 708         if (unlikely(!cpu_online(cpu))) {
 709                 if (cpu == tick_do_timer_cpu)
 710                         tick_do_timer_cpu = TICK_DO_TIMER_NONE;
 711                 return false;
 712         }
 713
 714         if (unlikely(ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_INACTIVE)) {
 715                 ts->sleep_length = (ktime_t) { .tv64 = NSEC_PER_SEC/HZ };
 716                 return false;
 717         }
 718
 719         if (need_resched())
 720                 return false;
 721
 722         if (unlikely(local_softirq_pending() && cpu_online(cpu))) {
 723                 static int ratelimit;
 724
 725                 if (ratelimit < 10 &&
 726                     (local_softirq_pending() & SOFTIRQ_STOP_IDLE_MASK)) {
 727                         pr_warn("NOHZ: local_softirq_pending %02x\n",
 728                                 (unsigned int) local_softirq_pending());
 729                         ratelimit++;
 730                 }
 731                 return false;
 732         }
 733
 734         if (tick_nohz_full_enabled()) {
 735                 /*
 736                  * Keep the tick alive to guarantee timekeeping progression
 737                  * if there are full dynticks CPUs around
 738                  */
 739                 if (tick_do_timer_cpu == cpu)
 740                         return false;
 741                 /*
 742                  * Boot safety: make sure the timekeeping duty has been
 743                  * assigned before entering dyntick-idle mode,
 744                  */
 745                 if (tick_do_timer_cpu == TICK_DO_TIMER_NONE)
 746                         return false;
 747         }
 748
 749         return true;
 750 }
 751
 752 static void __tick_nohz_idle_enter(struct tick_sched *ts)
 753 {
 754         ktime_t now, expires;
 755         int cpu = smp_processor_id();
 756
 757         now = tick_nohz_start_idle(cpu, ts);
 758
 759         if (can_stop_idle_tick(cpu, ts)) {
 760                 int was_stopped = ts->tick_stopped;
 761
 762                 ts->idle_calls++;
 763
 764                 expires = tick_nohz_stop_sched_tick(ts, now, cpu);
 765                 if (expires.tv64 > 0LL) {
 766                         ts->idle_sleeps++;
 767                         ts->idle_expires = expires;
 768                 }
 769
 770                 if (!was_stopped && ts->tick_stopped)
 771                         ts->idle_jiffies = ts->last_jiffies;
 772         }
 773 }
 774
 775 /**
 776  * tick_nohz_idle_enter - stop the idle tick from the idle task
 777  *
 778  * When the next event is more than a tick into the future, stop the idle tick
 779  * Called when we start the idle loop.
 780  *
 781  * The arch is responsible of calling:
 782  *
 783  * - rcu_idle_enter() after its last use of RCU before the CPU is put
 784  *  to sleep.
 785  * - rcu_idle_exit() before the first use of RCU after the CPU is woken up.
 786  */
 787 void tick_nohz_idle_enter(void)
 788 {
 789         struct tick_sched *ts;
 790
 791         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
 792
 793         /*
 794          * Update the idle state in the scheduler domain hierarchy
 795          * when tick_nohz_stop_sched_tick() is called from the idle loop.
 796          * State will be updated to busy during the first busy tick after
 797          * exiting idle.
 798          */
 799         set_cpu_sd_state_idle();
 800
 801         local_irq_disable();
 802
 803         ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 804         ts->inidle = 1;
 805         __tick_nohz_idle_enter(ts);
 806
 807         local_irq_enable();
 808 }
 809 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_enter);
 810
 811 /**
 812  * tick_nohz_irq_exit - update next tick event from interrupt exit
 813  *
 814  * When an interrupt fires while we are idle and it doesn't cause
 815  * a reschedule, it may still add, modify or delete a timer, enqueue
 816  * an RCU callback, etc...
 817  * So we need to re-calculate and reprogram the next tick event.
 818  */
 819 void tick_nohz_irq_exit(void)
 820 {
 821         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 822
 823         if (ts->inidle)
 824                 __tick_nohz_idle_enter(ts);
 825         else
 826                 tick_nohz_full_stop_tick(ts);
 827 }
 828
 829 /**
 830  * tick_nohz_get_sleep_length - return the length of the current sleep
 831  *
 832  * Called from power state control code with interrupts disabled
 833  */
 834 ktime_t tick_nohz_get_sleep_length(void)
 835 {
 836         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 837
 838         return ts->sleep_length;
 839 }
 840
 841 static void tick_nohz_restart(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 842 {
 843         hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
 844         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, ts->last_tick);
 845
 846         while (1) {
 847                 /* Forward the time to expire in the future */
 848                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 849
 850                 if (ts->nohz_mode == NOHZ_MODE_HIGHRES) {
 851                         hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
 852                                               HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
 853                         /* Check, if the timer was already in the past */
 854                         if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
 855                                 break;
 856                 } else {
 857                         if (!tick_program_event(
 858                                 hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0))
 859                                 break;
 860                 }
 861                 /* Reread time and update jiffies */
 862                 now = ktime_get();
 863                 tick_do_update_jiffies64(now);
 864         }
 865 }
 866
 867 static void tick_nohz_restart_sched_tick(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 868 {
 869         /* Update jiffies first */
 870         tick_do_update_jiffies64(now);
 871         update_cpu_load_nohz();
 872
 873         calc_load_exit_idle();
 874         touch_softlockup_watchdog();
 875         /*
 876          * Cancel the scheduled timer and restore the tick
 877          */
 878         ts->tick_stopped  = 0;
 879         ts->idle_exittime = now;
 880
 881         tick_nohz_restart(ts, now);
 882 }
 883
 884 static void tick_nohz_account_idle_ticks(struct tick_sched *ts)
 885 {
 886 #ifndef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 887         unsigned long ticks;
 888
 889         if (vtime_accounting_enabled())
 890                 return;
 891         /*
 892          * We stopped the tick in idle. Update process times would miss the
 893          * time we slept as update_process_times does only a 1 tick
 894          * accounting. Enforce that this is accounted to idle !
 895          */
 896         ticks = jiffies - ts->idle_jiffies;
 897         /*
 898          * We might be one off. Do not randomly account a huge number of ticks!
 899          */
 900         if (ticks && ticks < LONG_MAX)
 901                 account_idle_ticks(ticks);
 902 #endif
 903 }
 904
 905 /**
 906  * tick_nohz_idle_exit - restart the idle tick from the idle task
 907  *
 908  * Restart the idle tick when the CPU is woken up from idle
 909  * This also exit the RCU extended quiescent state. The CPU
 910  * can use RCU again after this function is called.
 911  */
 912 void tick_nohz_idle_exit(void)
 913 {
 914         int cpu = smp_processor_id();
 915         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
 916         ktime_t now;
 917
 918         local_irq_disable();
 919
 920         WARN_ON_ONCE(!ts->inidle);
 921
 922         ts->inidle = 0;
 923
 924         if (ts->idle_active || ts->tick_stopped)
 925                 now = ktime_get();
 926
 927         if (ts->idle_active)
 928                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
 929
 930         if (ts->tick_stopped) {
 931                 tick_nohz_restart_sched_tick(ts, now);
 932                 tick_nohz_account_idle_ticks(ts);
 933         }
 934
 935         local_irq_enable();
 936 }
 937 EXPORT_SYMBOL_GPL(tick_nohz_idle_exit);
 938
 939 static int tick_nohz_reprogram(struct tick_sched *ts, ktime_t now)
 940 {
 941         hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
 942         return tick_program_event(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), 0);
 943 }
 944
 945 /*
 946  * The nohz low res interrupt handler
 947  */
 948 static void tick_nohz_handler(struct clock_event_device *dev)
 949 {
 950         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 951         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 952         ktime_t now = ktime_get();
 953
 954         dev->next_event.tv64 = KTIME_MAX;
 955
 956         tick_sched_do_timer(now);
 957         tick_sched_handle(ts, regs);
 958
 959         while (tick_nohz_reprogram(ts, now)) {
 960                 now = ktime_get();
 961                 tick_do_update_jiffies64(now);
 962         }
 963 }
 964
 965 /**
 966  * tick_nohz_switch_to_nohz - switch to nohz mode
 967  */
 968 static void tick_nohz_switch_to_nohz(void)
 969 {
 970         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
 971         ktime_t next;
 972
 973         if (!tick_nohz_active)
 974                 return;
 975
 976         local_irq_disable();
 977         if (tick_switch_to_oneshot(tick_nohz_handler)) {
 978                 local_irq_enable();
 979                 return;
 980         }
 981         tick_nohz_active = 1;
 982         ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_LOWRES;
 983
 984         /*
 985          * Recycle the hrtimer in ts, so we can share the
 986          * hrtimer_forward with the highres code.
 987          */
 988         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
 989         /* Get the next period */
 990         next = tick_init_jiffy_update();
 991
 992         for (;;) {
 993                 hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, next);
 994                 if (!tick_program_event(next, 0))
 995                         break;
 996                 next = ktime_add(next, tick_period);
 997         }
 998         local_irq_enable();
 999 }
1000
1001 /*
1002  * When NOHZ is enabled and the tick is stopped, we need to kick the
1003  * tick timer from irq_enter() so that the jiffies update is kept
1004  * alive during long running softirqs. That's ugly as hell, but
1005  * correctness is key even if we need to fix the offending softirq in
1006  * the first place.
1007  *
1008  * Note, this is different to tick_nohz_restart. We just kick the
1009  * timer and do not touch the other magic bits which need to be done
1010  * when idle is left.
1011  */
1012 static void tick_nohz_kick_tick(int cpu, ktime_t now)
1013 {
1014 #if 0
1015         /* Switch back to 2.6.27 behaviour */
1016
1017         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1018         ktime_t delta;
1019
1020         /*
1021          * Do not touch the tick device, when the next expiry is either
1022          * already reached or less/equal than the tick period.
1023          */
1024         delta = ktime_sub(hrtimer_get_expires(&ts->sched_timer), now);
1025         if (delta.tv64 <= tick_period.tv64)
1026                 return;
1027
1028         tick_nohz_restart(ts, now);
1029 #endif
1030 }
1031
1032 static inline void tick_check_nohz(int cpu)
1033 {
1034         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1035         ktime_t now;
1036
1037         if (!ts->idle_active && !ts->tick_stopped)
1038                 return;
1039         now = ktime_get();
1040         if (ts->idle_active)
1041                 tick_nohz_stop_idle(cpu, now);
1042         if (ts->tick_stopped) {
1043                 tick_nohz_update_jiffies(now);
1044                 tick_nohz_kick_tick(cpu, now);
1045         }
1046 }
1047
1048 #else
1049
1050 static inline void tick_nohz_switch_to_nohz(void) { }
1051 static inline void tick_check_nohz(int cpu) { }
1052
1053 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
1054
1055 /*
1056  * Called from irq_enter to notify about the possible interruption of idle()
1057  */
1058 void tick_check_idle(int cpu)
1059 {
1060         tick_check_oneshot_broadcast(cpu);
1061         tick_check_nohz(cpu);
1062 }
1063
1064 /*
1065  * High resolution timer specific code
1066  */
1067 #ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1068 /*
1069  * We rearm the timer until we get disabled by the idle code.
1070  * Called with interrupts disabled.
1071  */
1072 static enum hrtimer_restart tick_sched_timer(struct hrtimer *timer)
1073 {
1074         struct tick_sched *ts =
1075                 container_of(timer, struct tick_sched, sched_timer);
1076         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
1077         ktime_t now = ktime_get();
1078
1079         tick_sched_do_timer(now);
1080
1081         /*
1082          * Do not call, when we are not in irq context and have
1083          * no valid regs pointer
1084          */
1085         if (regs)
1086                 tick_sched_handle(ts, regs);
1087
1088         hrtimer_forward(timer, now, tick_period);
1089
1090         return HRTIMER_RESTART;
1091 }
1092
1093 static int sched_skew_tick;
1094
1095 static int __init skew_tick(char *str)
1096 {
1097         get_option(&str, &sched_skew_tick);
1098
1099         return 0;
1100 }
1101 early_param("skew_tick", skew_tick);
1102
1103 /**
1104  * tick_setup_sched_timer - setup the tick emulation timer
1105  */
1106 void tick_setup_sched_timer(void)
1107 {
1108         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1109         ktime_t now = ktime_get();
1110
1111         /*
1112          * Emulate tick processing via per-CPU hrtimers:
1113          */
1114         hrtimer_init(&ts->sched_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS);
1115         ts->sched_timer.function = tick_sched_timer;
1116
1117         /* Get the next period (per cpu) */
1118         hrtimer_set_expires(&ts->sched_timer, tick_init_jiffy_update());
1119
1120         /* Offset the tick to avert jiffies_lock contention. */
1121         if (sched_skew_tick) {
1122                 u64 offset = ktime_to_ns(tick_period) >> 1;
1123                 do_div(offset, num_possible_cpus());
1124                 offset *= smp_processor_id();
1125                 hrtimer_add_expires_ns(&ts->sched_timer, offset);
1126         }
1127
1128         for (;;) {
1129                 hrtimer_forward(&ts->sched_timer, now, tick_period);
1130                 hrtimer_start_expires(&ts->sched_timer,
1131                                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
1132                 /* Check, if the timer was already in the past */
1133                 if (hrtimer_active(&ts->sched_timer))
1134                         break;
1135                 now = ktime_get();
1136         }
1137
1138 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
1139         if (tick_nohz_enabled) {
1140                 ts->nohz_mode = NOHZ_MODE_HIGHRES;
1141                 tick_nohz_active = 1;
1142         }
1143 #endif
1144 }
1145 #endif /* HIGH_RES_TIMERS */
1146
1147 #if defined CONFIG_NO_HZ_COMMON || defined CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1148 void tick_cancel_sched_timer(int cpu)
1149 {
1150         struct tick_sched *ts = &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu);
1151
1152 # ifdef CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
1153         if (ts->sched_timer.base)
1154                 hrtimer_cancel(&ts->sched_timer);
1155 # endif
1156
1157         memset(ts, 0, sizeof(*ts));
1158 }
1159 #endif
1160
1161 /**
1162  * Async notification about clocksource changes
1163  */
1164 void tick_clock_notify(void)
1165 {
1166         int cpu;
1167
1168         for_each_possible_cpu(cpu)
1169                 set_bit(0, &per_cpu(tick_cpu_sched, cpu).check_clocks);
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Async notification about clock event changes
1174  */
1175 void tick_oneshot_notify(void)
1176 {
1177         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1178
1179         set_bit(0, &ts->check_clocks);
1180 }
1181
1182 /**
1183  * Check, if a change happened, which makes oneshot possible.
1184  *
1185  * Called cyclic from the hrtimer softirq (driven by the timer
1186  * softirq) allow_nohz signals, that we can switch into low-res nohz
1187  * mode, because high resolution timers are disabled (either compile
1188  * or runtime).
1189  */
1190 int tick_check_oneshot_change(int allow_nohz)
1191 {
1192         struct tick_sched *ts = &__get_cpu_var(tick_cpu_sched);
1193
1194         if (!test_and_clear_bit(0, &ts->check_clocks))
1195                 return 0;
1196
1197         if (ts->nohz_mode != NOHZ_MODE_INACTIVE)
1198                 return 0;
1199
1200         if (!timekeeping_valid_for_hres() || !tick_is_oneshot_available())
1201                 return 0;
1202
1203         if (!allow_nohz)
1204                 return 1;
1205
1206         tick_nohz_switch_to_nohz();
1207         return 0;
1208 }